A ferramenta UNIFEI EME005 - Tecnologia de Fabricação IV Brochamento 2 Aula 13 Prof. José Hamilton Chaves Gorgulho Júnior Força de usinagem Há uma grande variação da força durante o processo. É importante definir a força máxima exigida para determinar o equipamento que realizará a operação. Durante a operação o número de dentes em corte simultâneo (n) é constante e é calculado pela expressão n=l/p, onde L é comprimento a ser brochado e p é o passo dos dentes de desbaste (sempre arredonda-se para cima). Força máxima de usinagem A força máxima pode ser calculada pela Fmáx [kgf] = A expressão: máx [mm 2 ] * r e [kgf / mm A máx = maior área de material removida. Depende do n (número de dentes em corte simultâneo) e da área que cada dente remove. re = resistência específica de corte 2 ]
Potência máxima de usinagem A potência máxima pode ser calculada pela expressão: P máx F [CV] = max [kgf] * Vc[m/min] 60 75 F max = maior força na remoção do material; Vc = velocidade de corte adotada; Exercício 01 - Enunciado Preencha os valores do gráfico de força para os primeiros instantes do brochamento externo mostrado pela figura (escalonamento sem escala). Arredonde as respostas para números inteiros. Observe que o valor da área é diferente para cada dente e considere que o primeiro dente já remove cavaco. Os 3 canais são usinados ao mesmo tempo. Os dados são: material com re= 200 kgf/mm 2 ; espessura da peça 26 mm; passo da brocha 8 mm; avanço de desbaste dos dentes de 0,15 mm. Exercício 01 - Geometria re= 200 kgf/mm 2, L= 26 mm, p= 8 mm, ad= 0,15 mm 1 2 3 4 5 6 7 8 9
Exercício 01 - Gráfico Exercício 01 Análise das áreas 2+3+4+5 2+3+4 1+2+3+4 D1+D2+D3 Dente 1 + Dente 2 Somente o dente 1 3+4+5 3+4+5+6 Sem escala A= kgf B= kgf C= kgf D= kgf E= kgf F= kgf G= kgf H= kgf Exercício 01 Cálculo da área 1 Área 1 (primeira área removida) Exercício 01 Cálculo da área 2 Área 2 (segunda área removida) 0.15 mm Área 1= (base x altura)/2 0.30 mm Área 2= (b x a)/2 Área 1 Área 1= (0.15 x 0.15)/2 Área 2= (0.3 x 0.3)/2 A1 0.15 mm Área 1= 0.0225/2 Área 1= 0.01125 mm 2 Área 2= 0.09/2-0.01125 Área 2= 0.045-0.01125 0.30 mm Área 2 = 0.03375 mm 2
Exercício 01 Cálculo das áreas A1 = 0.01125 mm 2 A2 = 0.03375 mm 2 A3 = 0.05625 mm 2 A4 = 0.07875 mm 2 A5 = 0.10125 mm 2 A6 = 0.12375 mm 2 Exercício 01 Cálculo das forças F = A x Re F1 = A1 x Re F1 = 0.01125 mm 2 x 200 kgf/mm 2 F1 = 2,25 kgf F2 = 0.03375 x 200 = 6,75 kgf F3 = 0.05625 x 200 = 11,25 kgf F4 = 0.07875 x 200 = 15,75 kgf F5 = 0.10125 x 200 = 20,25 kgf F6 = 0.12375 x 200 = 24,75 kgf Exercício 01 Cálculo das forças Fa = F1 x 3 = 2,25 x 3 => Fa = 6.75 kgf Fb = (F1 + F2) x 3 = (2,25 + 6,75) x 3 => Fb = 27.00 kgf Fc = (F1 + F2 + F3) x 3 => Fc = 60.75 kgf Fd = (F1 + F2 + F3 + F4) * 3 => Fd = 108.00 kgf Fe = (F2 + F3 + F4) * 3 => Fe = 101.25 kgf Ff = (F2 + F3 + F4 + F5) * 3 => Ff = 162.00 kgf Fg = (F3 + F4 + F5) * 3 => Fg = 141.75 kgf Fh = (F3 + F4 + F5 + F6) * 3 = Fh = 216.00 kgf Exercício 01 A= kgf 7 B= kgf 27 C= kgf 61 D= kgf 108 E= kgf 101 F= kgf 162 G= kgf 142 H= kgf 216
L 8 canais 5 x 5 mm L = 32 mm (espessura) Re = 315 kgf/mm 2 P = 12 mm (passo) a = 0.05 mm (avanço) Vc = 7.2 m/min Deseja-se um gráfico da variação da força com o tempo. Cálculo do número de dentes em corte (n) N = L/p = 32/12 = 2.667 n= 3 [dentes] Cálculo da área de material a ser removido (Amáx) A máx = 8 * (5 * 0.05) * 3 A máx = 6 [mm 2 ] Cálculo da força máxima no brochamento (Fmáx) Fmáx = 6 * 315 Fmáx= 1890 [kgf] Força com 1 dente: F 1 = 630 kgf Força com 2 dentes: F 2 = 1260 kgf Cálculo do tempo de atuação de um dente Velocidade de corte (deslocamento entre ferramenta e peça) de 7,2 m/mim, ou 7200 mm/min que equivale a 120 mm/s. Como cada dente tem 12 mm significa que gasta 0,1 s para movimentar-se na peça (12[mm]/120[mm/s] = 0,1s). Observe que para um dente atravessar a peça serão necessários 0,267s pois a peça tem 32 mm de espessura (32[mm]/120[mm/s]=0,267s).
1890 1890 1260 1260 630 630 0 s Dente 1 toca a peça 1 2 3 4 5 0.1 s Dente 2 toca a peça 1 2 3 4 5 1890 1890 1260 1260 630 630 0.2 s Dente 3 toca a peça 1 2 3 4 5 0.267 s Dente 1 sai da peça 1 2 3 4 5
1890 1890 1260 1260 630 630 0.3 s Dente 4 toca a peça 1 2 3 4 5 Afiação para reduzir a força Afiação para reduzir a força
Exercício 02 E se fosse usado outro escalonamento dos dentes? Exercício 02 F1 = A1 * Re = 0.8888 * 200 => F1 = 177.75 Kgf F2 = A2 * Re = 0.8663 * 200 => F2 = 173.26 Kgf F3 = A3 * Re = 0.8438 * 200 => F3 = 168.76 Kgf F4 = A4 * Re = 0.8213 * 200 => F4 = 164.26 Kgf F5 = A5 * Re = 0.7988 * 200 => F5 = 159.76 Kgf F6 = A6 * Re = 0.7763 * 200 => F6 = 155.76 Kgf Fa = F1 * 3 => Fa = 533.25 kgf Fb = (F1 + F2) * 3 => Fb = 1053.03 kgf Fc = (F1 + F2 + F3) * 3 => Fc = 1559.28 kgf Fd = (F1 + F2 + F3 + F4) * 3 => Fd = 2052.12 kgf Fe = (F2 + F3 + F4) * 3 => Fe = 1518.81 kgf Ff = (F2 + F3 + F4 + F5) * 3 => Ff = 1998.12 kgf Fg = (F3 + F4 + F5) * 3 => Fg = 1478.34 kgf Fh = (F3 + F4 + F5 + F6) * 3 => Fh = 1944.12 kgf Exercício 02 A= kgf 533 B= kgf 1053 C= kgf 1559 D= kgf 2052 E= kgf 1519 F= kgf 1998 G= kgf 1478 H= kgf 1944 Exercício 03 Preencha os valores do gráfico de força para os primeiros instantes do brochamento externo de um dente de engrenagem módulo 1, mostrado pela figura (em escala). Material da peça com re= 200 kgf/mm 2, espessura de 18 mm. Brocha com 11 dentes de desbaste (passo 5 mm e avanço 0,20 mm), 5 dentes de acabamento (passo 5 mm e avanço 0.01 mm), 3 dentes de calibração (passo 3,5 mm). As áreas de cada região de desbaste a ser removida estão listadas em mm 2. Arredonde as respostas para números inteiros. O gráfico não está em escala.
Exercício 03 01-0.0883 02-0.4904 03-0.4566 04-0.4250 05-0.3934 06-0.3618 07-0.3302 08-0.2986 09-0.2669 10-0.2353 11-0.1989 Exercício 03 A= kgf 18 B= kgf 116 C= kgf 207 D= kgf 292 E= kgf 274 F= kgf 353 G= kgf 255 H= kgf 327 Exercício 03 Exercícios 04 à 07 A figura mostra uma forma a ser brochada e o escalonamento utilizado. Estime a força e a potência mínimas que uma brochadeira deve fornecer para efetuar a operação e esboce o gráfico de força no desbaste. Os dados são: material com re= 350 kgf/mm 2 ; espessura da peça 35 mm; passo da brocha 12 mm; avanço de desbaste dos dentes de 0,08 mm; velocidade de corte de 6 m/min.
Exercício 04 Exercício 04 re= 350 kgf/mm 2, L= 35 mm, p= 12 mm, ad= 0,08 mm, Vc= 6m/min. F= 2.638,9 kgf P= 3,52 CV A=(π 10) 0,08 Com esse escalonamento dos dentes a força é maior no início do brochamento. Pode-se estimar que a área do primeiro dente é igual a área do anel com diâmetro interno de 10 mm e espessura de 0.08 mm. Essa área é equivalente a um retângulo de espessura 0.08 mm e comprimento 10π. Pode-se estimar que os 3 primeiros dentes tem a mesma área. 0,08 ~ 0,08 Exercício 04 Exercício 05 re= 350 kgf/mm 2, L= 35 mm, p= 12 mm, ad= 0,08 mm, Vc= 6m/min. F= 4.364,6 kgf P= 5,82 CV A=(3 17,32) 0,08
Exercício 05 Exercício 06 re= 350 kgf/mm 2, L= 35 mm, p= 12 mm, ad= 0,08 mm, Vc= 6m/min. F= 4.082,8 kgf P= 5,44 CV A=(12 4,0504) 0,08 Exercício 06 Exercício 07 re= 350 kgf/mm 2, L= 35 mm, p= 12 mm, ad= 0,08 mm, Vc= 6m/min. F= 2.638,9 kgf P= 3,52 CV A=(π 10) 0,08
Exercício 07 UNIFEI